機(jī)器人基本概念

1、ResearchInstituteofRoboticsandAutomation(RIRA),HebeiUniversityofTechnology,第二講機(jī)器人學(xué)基本概念,ResearchInstituteofRoboticsandAutomation(RIRA),HebeiUniversityofTechnology,第二講機(jī)器人學(xué)基本概念,機(jī)器人學(xué)機(jī)器人償還期理論機(jī)器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)工業(yè)機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)機(jī)器人自由度、圖形符號與典型機(jī)器人的自由度布置形式機(jī)械誤差、精度、定位精度（空間分辨度）與重復(fù)定位精度主從控制與示教再現(xiàn)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)與其它機(jī)械系統(tǒng)的區(qū)別機(jī)器人的控制系統(tǒng)與一般自動(dòng)化控制系統(tǒng)

2、的區(qū)別人工智能的爭論及其對機(jī)器人學(xué)的影響,ResearchInstituteofRoboticsandAutomation(RIRA),HebeiUniversityofTechnology,機(jī)器人學(xué)基本概念-機(jī)器人學(xué),機(jī)器人學(xué)是一個(gè)多學(xué)科的交叉的高技術(shù)領(lǐng)域,包含機(jī)器人理論和和機(jī)器人技術(shù)。機(jī)器人理論：（1）機(jī)器人基礎(chǔ)理論與方法：機(jī)構(gòu)分析與綜合、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)建模、作業(yè)與運(yùn)動(dòng)規(guī)劃、優(yōu)化設(shè)計(jì)、控制和智能。（2）機(jī)器人仿生學(xué)：仿生運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力學(xué)、仿生機(jī)構(gòu)學(xué)、仿生感知和控制理論、仿生器件設(shè)計(jì)和制造。（3）機(jī)器人系統(tǒng)理論：多機(jī)器人系統(tǒng)理論（例如）、機(jī)器人人融合、系統(tǒng)協(xié)調(diào)和交互。（）微機(jī)器人學(xué)：微機(jī)器人分析

3、、設(shè)計(jì)和控制理論等。（）移動(dòng)操作機(jī)器人理論：復(fù)雜多鏈空間機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)、步態(tài)規(guī)劃與穩(wěn)定性、多鏈協(xié)調(diào)與控制。機(jī)器人技術(shù)：（1）機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造技術(shù)。（）操作和執(zhí)行技術(shù)；（）檢測與傳感技術(shù)；（）智能技術(shù)；（）實(shí)驗(yàn)和評價(jià)技術(shù)；（）人機(jī)交互和融合技術(shù)；（）技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。,ResearchInstituteofRoboticsandAutomation(RIRA),HebeiUniversityofTechnology,機(jī)器人學(xué)基本概念-機(jī)器人償還期理論,以機(jī)器人及其輔助設(shè)備的初期總投資為一方面，以每年所節(jié)省的勞動(dòng)費(fèi)（包括工資和津貼）加上材料費(fèi)再減去年維修費(fèi)為另一方面，計(jì)算出應(yīng)用機(jī)器人能夠在多少年內(nèi)

4、收回成本。簡化公式：（）償還期（年）機(jī)器人及其輔助設(shè)備的初期總投資每年所節(jié)省的勞動(dòng)費(fèi)（包括工資和津貼）全年維修費(fèi),ResearchInstituteofRoboticsandAutomation(RIRA),HebeiUniversityofTechnology,機(jī)器人學(xué)基本概念-機(jī)器人償還期理論,詳細(xì)計(jì)算公式：（）（）（）機(jī)器人售價(jià)附屬設(shè)備費(fèi)用工程及安裝費(fèi)用稅務(wù)信貸材料費(fèi)用操作維修費(fèi)用年運(yùn)行小時(shí)數(shù)（天，單班）公司稅率年折舊對于單班、雙班和三班，一般時(shí)間是年，年，年與國別區(qū)域有關(guān),ResearchInstituteofRoboticsandAutomation(RIRA),HebeiUnive

5、rsityofTechnology,機(jī)器人學(xué)基本概念-機(jī)器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu),三大部分六個(gè)子系統(tǒng)組成,ResearchInstituteofRoboticsandAutomation(RIRA),HebeiUniversityofTechnology,機(jī)器人學(xué)基本概念-機(jī)器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu),ResearchInstituteofRoboticsandAutomation(RIRA),HebeiUniversityofTechnology,機(jī)器人學(xué)基本概念-工業(yè)機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù),工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)參數(shù)是各工業(yè)機(jī)器人制造商在產(chǎn)品供貨時(shí)所提供的技術(shù)數(shù)據(jù)。盡管各廠商提供的技術(shù)參數(shù)不完全一樣，工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)、用途

6、等有所不同，且用戶的要求也不同，但工業(yè)機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)一般包括：自由度（DegreesofFreedom）精度（Accuracy）工作范圍（WorkSpace）速度（Speed）承載能力（Payload）,ResearchInstituteofRoboticsandAutomation(RIRA),HebeiUniversityofTechnology,機(jī)器人學(xué)基本概念-工業(yè)機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù),KawasakiRobotics(USA),Inc:FS06L,ResearchInstituteofRoboticsandAutomation(RIRA),HebeiUniversityofTe

7、chnology,機(jī)器人學(xué)基本概念-工業(yè)機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù),ResearchInstituteofRoboticsandAutomation(RIRA),HebeiUniversityofTechnology,機(jī)器人學(xué)基本概念-機(jī)器人自由度、圖形符號與典型機(jī)器人的自由度布置形式,機(jī)器人的自由度是指機(jī)器人所具有的獨(dú)立坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)數(shù)目，一般不包括手爪的開合。（獨(dú)立驅(qū)動(dòng)數(shù)目）一般個(gè)，多了叫冗余,ResearchInstituteofRoboticsandAutomation(RIRA),HebeiUniversityofTechnology,機(jī)器人學(xué)基本概念-機(jī)械誤差、精度、定位精度（空間分辨度）

8、與重復(fù)定位精度,定位精度（PositioningAccuracy）：是指機(jī)器人的手部實(shí)際指定位置與目標(biāo)位置之差。重復(fù)定位精度（RepeatabilityAccuracy）：是指機(jī)器人重復(fù)定位其手部于同一目標(biāo)位置的能力，可以用標(biāo)準(zhǔn)偏差這個(gè)統(tǒng)計(jì)量來表示，它是衡量一列誤差值的密集度（重復(fù)度）,ResearchInstituteofRoboticsandAutomation(RIRA),HebeiUniversityofTechnology,機(jī)器人學(xué)基本概念-機(jī)械誤差、精度、定位精度（空間分辨度）與重復(fù)定位精度,5分,5分,ResearchInstituteofRoboticsandAutomatio

9、n(RIRA),HebeiUniversityofTechnology,機(jī)器人學(xué)基本概念-主從控制與示教再現(xiàn),主計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)管理和運(yùn)動(dòng)解算，從計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)控制的系統(tǒng)。“示教再現(xiàn)”方式：它通過“示教盒”或人“手把手”兩種方式教機(jī)械手如何動(dòng)作，控制器將示教過程記憶下來，然后機(jī)器人就按照記憶周而復(fù)始地重復(fù)示教動(dòng)作，如噴涂機(jī)器人。eachandlayback示教再現(xiàn)即分為示教存儲(chǔ)再現(xiàn)-操作四步進(jìn)行。示教：方式有兩種：(1)直接示教手把手；(2)間接示教示教盒控制。存儲(chǔ)：保存示教信息。再現(xiàn)：根據(jù)需要，讀出存儲(chǔ)的示教信息向機(jī)器人發(fā)出重復(fù)動(dòng)作的命令。,ResearchInstituteofRoboticsa

10、ndAutomation(RIRA),HebeiUniversityofTechnology,機(jī)器人學(xué)基本概念-機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)與其它機(jī)械系統(tǒng)的區(qū)別,機(jī)器人速度高、精度高、控制范圍廣，一般速度控制比在：以上。工業(yè)機(jī)器人不僅高速運(yùn)動(dòng)中突然停止時(shí)位置精度高，而且還要精密跟蹤時(shí)變的速度與空間軌跡，對加速度和力也要進(jìn)行高精度的控制。機(jī)構(gòu)多為串聯(lián)結(jié)構(gòu)，因此剛性差且具有多個(gè)固有振動(dòng)頻率。負(fù)載以及各構(gòu)件對各個(gè)回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，隨著機(jī)器人的位形而變，其變化幅度很大，一般可達(dá)倍。摩擦、傳動(dòng)間隙、檢測精度等對機(jī)器人的高速、高精度的運(yùn)動(dòng)制約嚴(yán)重。傳統(tǒng)的單體控制方式不能滿足要求。,ResearchInstituteof

11、RoboticsandAutomation(RIRA),HebeiUniversityofTechnology,機(jī)器人學(xué)基本概念-機(jī)器人的控制系統(tǒng)與一般自動(dòng)化控制系統(tǒng)的區(qū)別,(1)機(jī)器人的控制與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)密切相關(guān)。經(jīng)常要求正向運(yùn)動(dòng)學(xué)和反向運(yùn)動(dòng)學(xué)的解,還要考慮慣性力、外力(包括重力)、哥氏力及向心力的影響。(2)簡單機(jī)器人至少要有35個(gè)自由度,比較復(fù)雜的機(jī)器人有十幾個(gè)甚至幾十個(gè)自由度。每個(gè)自由度包含一個(gè)伺服機(jī)構(gòu),它們必須協(xié)調(diào)組成一個(gè)多變量控制系統(tǒng)。(3)機(jī)器人的協(xié)調(diào)控制以及“智能”,只能由計(jì)算機(jī)來完成。因此,機(jī)器人控制系統(tǒng)必須是一個(gè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。(4)描述機(jī)器人狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型是一個(gè)非線性模型,隨著狀態(tài)的變化,參數(shù)也在變化,變量間存在耦合。因此還要利用速度甚至加速度閉環(huán)。(5)機(jī)器人的動(dòng)作往往可以通過不同的方式和路徑來完成,因此存在一個(gè)“最優(yōu)”的問題。根據(jù)傳感器和模式識別的方法獲得的工況,自動(dòng)選擇最佳的控制規(guī)律。,ResearchInstituteofRoboticsandAutomation(RIRA),HebeiUniversityofTechnology,機(jī)器人學(xué)基本概念-人工智能的爭論及其對機(jī)器人學(xué)的影響,人工智能的主要學(xué)派：符號主義（symbolicism),又稱邏輯主義，心理學(xué)派或計(jì)算機(jī)學(xué)派：物理符號系統(tǒng)假設(shè)和有限合理性原理。（數(shù)理邏輯，認(rèn)知基元是